Energia La lampadina ha mutato le consuetudini sociali e la vita umana più di qualsiasi altra invenzione. (Thomas Edison)

FORZA COS’E’? Trazione o spinta esercitata su qualunque corpo. Ogni corpo non soggetto a forze persevera nel suo stato di quiete o di moto rettilineo ed uniforme. FORZE IN NATURA: - Forze gravitazionali (Newton 1687): si esercitano tra tutti i corpi dell’universo in quanto dotati di massa Forze elettromagnetiche: si esercitano tra cariche ferme e cariche in moto Interazioni nucleari: forze che si esercitano a livello di nucleo

Una forza applicata ad un corpo può produrre diversi effetti: deformazione (effetto statico) movimento (effetto dinamico) Forza può agire: - per contatto - a distanza (calamita, gravità) Forze possono essere: - elastiche se ci effetti scompaiono quando la forza cessa la sua azione; - anaelastiche se ci effetti permangono

COME CALCOLARLA? La forza ha una direzione e può essere quantificata. Es: che forza devo fare per sollevare un peso da 2 kg? Peso = massa x forza di gravità Forza di gravità terrestre = 9,8 m/sec2 = accelerazione Forza = massa x accelerazione Es: F = 2 x 9,8 = 19,6 N Unità di misura: Newton: forza che applicata ad un corpo di massa 1 kg è in grado di imprimere un’accelerazione di 1 m/s2 1 Newton = 1 kg x 1 m/s2

LAVORO COS’E’? Usare la forza per fare qualcosa. COME MISURARLO? Es: che lavoro dovrò fare per spostare una pietra di 5 kg per 10 m? Unità di misura 1 Joule = 1N x 1m 1 caloria = 4,2 J F = 5 x 9,8 = 49 N L = F x s = 49 x 10 = 490 Joule

ENERGIA COS’E’? capacità di compiere un lavoro capacità di produrre dei cambiamenti - capacità di far succedere qualcosa “Poiché non possiamo dare una definizione generale di energia, il principio della conservazione dell’energia significa semplicemente che c’è qualcosa che resta costante (in ogni processo fisico). Ebbene, quali che siano le informazioni che i futuri esperimenti ci forniranno, sappiamo in anticipo che vi sarà qualcosa che resta costante e che potremo chiamare energia.” H. Poincarè

ENERGIA IN NATURA energia chimica energia luminosa energia elettrica energia termica - energia meccanica COME SI MISURA? In termini di quanto lavoro viene prodotto. unità di misura energia = unità di misura lavoro = Joule, calorie, kWh 1 cal = 4,25 J

POTENZA COSA INDICA? La rapidità con cui viene compiuto un lavoro. COME SI MISURA? P = L / t 1 watt = 1 Joule / 1 s Es: che potenza ho se sposto un oggetto di 5 kg per 2 m in 10 secondi? P = L/t L = F x s F = 5 x 9,8 = 49N P = (49x2)/10 = 9,8 watt

Se P è costante L = P x t Indica la quantità di lavoro o energia usata in un determinato processo. 1 kWh = 3,6 x 106 Joule = 3.600.000 J 1 Ws = 1 J

ESEMPI DI POTENZA Orologio da polso = 0,02 mW Luce della bici = 3 W Uomo (potenza continuativa) =100W Potenza media di un cavallo = 500 W Motorino = 1000 W = 1 kW Auto media cilindrata = 55 kW Camion da 15 t = 240 kW Centrale nucleare = 1300 kW

ESEMPI DI QUANTITA’ DI ENERGIA/LAVORO 1 Ws sollevare 1 l di acqua di 10 cm 1000 Ws riscaldare di 0,2°C 1 l di acqua 0,1 kWh portare 1 l di acqua da 0°C a 100°C 0,2 kWh superare 1000 m di dislivello 6,3 kWh far evaporare 1 l di acqua 69 kWh perché un’auto di media cilindrata percorra 100 km in autostrada 2700 kWh affinchè un Intercity percorra 100 km in pianura ad una velocità massima di 250 km/h

COSA RIESCO A FARE CON 1 kWh? 10 ore di luce con una lampadina da 100 W 50 ore di luce con una lampadina da 20 W 2 minuti di doccia calda due serate di TV fare 1,5 km in automobile fare 200-400 km in bici (dipende dalla velocità!)

KJ consumati in un’ora da una persona di 70 kg ATTIVITA’ KJ consumati in un’ora da una persona di 70 kg Dormire 0 + metabolismo basale Seduti a scrivere 117 “ In piedi fermi 134 “ Guidare l’auto 225 “ Suonare il pianoforte 305 “ Camminare (5 km/h) 661 “ Far ginnastica 778 “ Danzare un lento 845 “ Pedalare veloce 2151 “ Nuotare (3 km/h) 2239 “ Danzare un ballo veloce 2507 “ Correre (12 km/h) 3620 “